相傳他曾親近過玄奘。青年時已博通經藏，講《法華》、《般若》、《涅盤》等經。咸亨三年（６７２）始從窺基、普光受學。慧解超群，被稱為‘山東一遍照’。他的唯識、因明諸疏，大概即在此時稟受師說漸次寫成。窺基去世（６８２年）後，慧沼游行諸郡，講經二十余年，同時寫成了《金剛般若》等經疏，和《慧日論》、《了義燈》等著作。
慧沼晚年又在義淨譯場任證義大德。唐中宗神龍三年（７０７）曾召義淨入宮同譯經沙門九旬坐夏，他也參加在內（見《開元錄》）。景龍四年（７１０）義淨于大薦福寺譯《浴像功德》等經，《根本說一切有部 芻尼毗奈耶》等律，《唯識寶生》等論，慧沼與文綱、勝莊等同任證義。景雲二年（７１１）義淨于大薦福寺譯《稱贊如來功德神咒》等經，和《能斷般若論頌》等論，亦慧沼證義。慧沼所疏《金光明最勝王經》，即是義淨的新譯本。他晚年的思想受到義淨的一些影響。
慧沼于開元二年（７１４）十二月十七日去世（見李邕碑文後日本釋善珠記），壽六十四歲。他生平曾被驛征三次，詔講二次，補綱維大德六次，敕譯經論四次。他是慈恩宗的嫡傳，或許因此受到當時朝廷的重視。